Двигуни установки - студопедія

У паровій турбіні енергія тиску пара перетворюється на її лопатках в кінетичну енергію, яка приводить в обертання ротор турбіни і пов'язаний з нею генератор, компресор і інші агрегати. Турбіни, як правило, виготовляють багатоступінчатими, в яких пар проходить через кілька ступенів розташованих один за одним.

У напрямку потоку розрізняють осьові турбіни, в яких потік пари спрямований уздовж осі ротора, і радіальні - в яких потік пари спрямований від центру до периферії ротора.

За характером процесу, що здійснюється робочим тілом, турбіни діляться на активні і реактивні.

В активній турбіні пар розширюється тільки в спрямовуючий апараті. Вращающая сила утворюється тільки в результаті повороту потоку пара на лопатках.

У реактивної турбіни розширення робочого тіла відбувається як в спрямовуючий апараті, так і в робочому. Вращающая сила виникає в результаті збільшення швидкості робочого тіла при розширенні на лопатках.

Найпростіша схема паросилова установки представлена ​​на рис. 1.27

Пара з парового котла 1 надходить в пароперегрівач 2, звідки він направляється в турбіну 3. У турбіні газ розширюється з вчиненням роботи і далі надходить в конденсатор 4, де конденсується за допомогою охолоджуючої води. Утворився конденсат живильним насосом 5 подається в котел і цикл повторюється.

В паросилових установках реалізується кругової цикл запропонований Ренкіна.

Розглянемо теоретичний цикл Ренкіна на pv діаграмі.

4-5: ізобарний нагрів води в котлі до;

5-6: випаровування води при P1 = const;

6-1: перегрів пара до Т1 при P1 = const і;

1-2: адіабатне розширення пари в турбіні;

2-3: ізобарний відведення тепла при;

3-4: підвищення тиску годує насосом.

Вода в паровому котлі 1 при постійному тиску Р1 нагрівається до Ткип - лінія 4-5. Потім відбувається випаровування при постійному тиску Р1. по лінії 5-6. По лінії 6-1 здійснюється перегрів пара. У турбіні пар адіабатно розширюється по лінії 1-2, після чого надходить в конденсатор 4, де при Р2 = const конденсується відведенням тепла за допомогою охолоджуючої води лінії 2-3. Лінія 3-4 підвищення тиску в живильному насосі.

Цей же цикл зображений на TS діаграмі.

3-4: нагрів води в паровому котлі до Ткип;

4-5: пароутворення при;

т.5: сухий насичений пар;

5-1: перегрів пара;

1-2: адіабатне розширення пари в турбіні;

2-3: конденсація пара при.

Двигуни установки - студопедія

ентальпія перегрітої пари в т.1; i1

ентальпія води, що надходить в котел; i2

Для отримання 1 кг пара в казані витрачається кількість теплоти

ентальпія відпрацьованого пара i2

Кількість тепла відведеного від 1 кг пара в конденсаторі одно: (1.115)

Відповідно кількість тепла, витраченого становить:

Термічний ККД Ренкина - є відношення корисно використаного тепла до всього витраченому, тобто:

де і - початкове і кінцеве значення ентальпії пари в адіабатні процесі розширення його в турбіні;

- ентальпія киплячої рідини або тиск Р2.

Для перегрітої пари початкова точка 1 знаходиться на перетині ізобари Р1 і ізотерми t1 (початковий стан в турбіні). Проектуючи точку 1 на вісь ординат знаходимо ентальпію пара i1. a провівши з неї АДІАБАТА розширення, пряму паралельну осі ординат до ізобари, що відповідає тиску Р2 отримаємо точку 2. З цієї точки знаходимо ентальпію відпрацьованої пари i2.

Двигуни установки - студопедія

Тоді отримана робота циклу

Докладне дослідження циклу Ренкіна при зміні параметрів шуканого стан робочого тіла призводить до висновку, що цього циклу підвищується зі збільшенням початкового тиску Р1 і початкової температурі T1 і зменшенням тиску Р2 в конденсаторі.

Питома витрата пара при здійсненні ідеального циклу Ренкіна визначається:

Питома витрата тепла:

Розглянуті нами формули визначають і питома витрата пара і тепла в ідеальному циклі паросилова установки.

Дійсний цикл супроводжується неминучими втратами, в слідстві чого питома витрата пара і тепла збільшується. Так в паровій турбіні процес розширення пара супроводжується втратами, пов'язаними головним чином з тертям. Робота тертя перетворюється в тепло, що підвищує ентальпію пара в кінцевому стані. На малюнку 1.9 показана схема парової турбіни

Двигуни установки - студопедія

1-вал; 2-робочі колеса; 3-направляющbt лопатки

Рис 1.26 - Багатоступенева осьова турбіна

Ротор турбіни складається з вала 1, на якому закріплені робочі колеса 2 лопатками. Між лопаток вінцями робочих коліс розташовані нерухомі напрямні лопатки 3. Пар на лопатки подається за допомогою направляючого апарату, в якому пар розширюється і набуває велику швидкість.

Потім робоче тіло, проходячи по вигнутих робочим лопаток, змінює напрямок руху і віддає частину своєї кінетичної енергії, яка йде на обертання робочого колеса. Направляючий апарат і робоче колесо утворюють щабель турбіни.

Залежно від умов роботи і призначення розрізняють наступні типи парових турбін:

1) Конденсаційна - в яких пар розширюється до глибокого вакууму (кПа), що створюється в конденсаційному пристрої;

2) Турбіни двох тисків, коли крім свіжого пара в проміжну сходинку подається відпрацьований пар молотів, пресів, приводів, насосів тощо;

3) Турбіни із протитиском, коли відпрацьований пар турбіни відводиться із залишковим тиском і використовується для побутових і виробничих потреб.

  1. Які речовини використовуються як робоче тіло в теплових машинах?
  2. Якими параметрами характеризується робоче тіло?
  3. Чим відрізняються ідеальні гази від реальних?
  4. Як формулюється перший закон термодинаміки і яке його математичний вираз?
  5. Що таке ентальпія речовини і в чому вона вимірюється?
  6. У скільки разів ізобарна теплоємність більше ізохорно для двох атомного газу?
  7. Як змінюється ентропія робочого тіла в необоротних процесах?
  8. Як формулюється другий закон термодинаміки?
  9. Чому дорівнює робота газу в Ізохоричний процесі?
  10. Як зміниться щільність газу в изобарном процесі, якщо її абсолютна температура підвищиться в два рази?
  11. Чому дорівнює робота, виконана газом в ізотермічному процесі, якщо до газу підведена теплота Q?
  12. З яких термодинамічних процесів складається цикл Карно і чому дорівнює його термічний д?
  13. Який з циклів ДВС дає найбільший ККД?
  14. За якими критеріями оцінюють ККД двигуна внутрішнього згоряння?
  15. Що таке ступінь сухості пара?

Тести для самостійної роботи

Схожі статті